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2018年高考物理一輪復(fù)習(xí) 專題50 光電效應(yīng) 波粒二象性(測(cè))(含解析)

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1、 專題50 光電效應(yīng) 波粒二象性 【滿分:110分 時(shí)間:90分鐘】 一、選擇題(本大題共12小題,每小題5分,共60分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中. 18題只有一項(xiàng)符合題目要求; 912題有多項(xiàng)符合題目要求。全部選對(duì)的得5分,選對(duì)但不全的得3分,有選錯(cuò)的得0分。) 1.下列有關(guān)光的波粒二象性的說法中,正確的是: ( ) A.有的光是波,有的光是粒子 B.光子與電子是同樣的一種粒子 C.光的波長越長,其波動(dòng)性越顯著;波長越短,其粒子性越顯著 D.大量光子的行為往往顯示出粒子性 【答案】C 【解析】光具有波粒二象性,故A錯(cuò)誤;電子是組成原子的基本粒子,有確

2、定的靜止質(zhì)量,是一種物質(zhì)實(shí)體,速度可以低于光速;光子代表著一份能量,沒有靜止質(zhì)量,速度永遠(yuǎn)是光速,故B錯(cuò)誤;光的波長越長,波動(dòng)性越明顯,波長越短,其粒子性越顯著,故C正確;大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性,故D錯(cuò)誤; 【名師點(diǎn)睛】光具有波粒二象性是微觀世界具有的特殊規(guī)律,大量光子運(yùn)動(dòng)的規(guī)律表現(xiàn)出光的波動(dòng)性,而單個(gè)光子的運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)出光的粒子性.光的波長越長,波動(dòng)性越明顯,波長越短,其粒子性越顯著。 2.關(guān)于光電效應(yīng),下列表述正確的是: ( ) A.光照時(shí)間越長,光電流越大 B.入射光頻率大于極限頻率時(shí)就能產(chǎn)生光電子 C.入射光足夠強(qiáng),就可以有光電流 D.不同的金屬

3、逸出功都是一樣的 【答案】B 【名師點(diǎn)睛】解決本題關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)的條件和規(guī)律;發(fā)生光電效應(yīng)的條件是入射光頻率大于極限頻率,入射光的頻率越大,最大初動(dòng)能越大.光的強(qiáng)度大不一定能發(fā)生光電效應(yīng),不一定有光電流,在發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),入射光的強(qiáng)度影響光電流的大小。 3.用藍(lán)光照射某種金屬表面,發(fā)生光電效應(yīng)?,F(xiàn)將該藍(lán)光的強(qiáng)度減弱,則: ( ) A.單位時(shí)間內(nèi)從金屬表面逸出的光電子數(shù)目將減少 B.逸出的光電子的最大初動(dòng)能將減小 C.從光照至金屬表面上到發(fā)射出光電子之間的時(shí)間間隔將明顯增加 D.有可能不發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】A 【解析】光照強(qiáng)度減弱,單位時(shí)間內(nèi)照射到金

4、屬表面的光子數(shù)目減小,因此單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目減小,故A正確;發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程可知,光電子的最大初動(dòng)能為:Ek=hv-W,W為逸出功,由此可知光電子的最大初動(dòng)能隨著入射光的頻率增大而增大,與光照強(qiáng)度強(qiáng)弱,及光照時(shí)間長短無關(guān),故BC錯(cuò)誤;能否發(fā)生光電效應(yīng)與光照強(qiáng)度無關(guān),故D錯(cuò)誤.故選A. 【名師點(diǎn)睛】理解光電效應(yīng)產(chǎn)生的條件,以及光電流大小的決定因素;每種金屬都有發(fā)生光電效應(yīng)的最小頻率即極限頻率,當(dāng)光子的頻率大于極限頻率時(shí),才發(fā)生光電效應(yīng),光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率有關(guān),與光照強(qiáng)度無關(guān),光照強(qiáng)度與單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的光電子數(shù)目有關(guān)。 4.下列描繪兩種溫度下黑體輻

5、射強(qiáng)度與波長關(guān)系的圖中,符合黑體輻射規(guī)律的是: ( ) 【答案】A 【名師點(diǎn)睛】要理解黑體輻射的規(guī)律:溫度越高,輻射越強(qiáng)越大,溫度越高,輻射的電磁波的波長越短;順利解決本題,一定要熟練記憶本深刻理解教材的基本的內(nèi)容,這是我們學(xué)好物理的捷徑。 5.在光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)中,用頻率為ν的光照射光電管陰極,發(fā)生了光電效應(yīng),下列說法正確的是: ( ) A.減小入射光的強(qiáng)度,光電效應(yīng)現(xiàn)象消失 B.增大入射光的強(qiáng)度,光電流增大 C.改用頻率小于ν的光照射,一定不發(fā)生光電效應(yīng) D.光電子的最大初動(dòng)能與入射光的頻率成正比 【答案】B 【名師點(diǎn)睛】解

6、決本題的關(guān)鍵掌握光電效應(yīng)的條件,以及掌握光電效應(yīng)方程,并能靈活運(yùn)用.明確發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),入射光的頻率會(huì)影響光電子的最大初動(dòng)能;入射光的強(qiáng)度會(huì)影響光電流的大小。 6.紅寶石激光器發(fā)射的激光是不連續(xù)的一道一道的閃光,每一道閃光稱為一個(gè)光脈沖,現(xiàn)有一紅寶石激光器,發(fā)射功率為P,所發(fā)射的每個(gè)光脈沖持續(xù)的時(shí)間為,波長為,則每個(gè)光脈沖中含有的光子數(shù)是: ( ) A. B. C. D. 【答案】D 【解析】每列光脈沖的長度,由光速公式,能量子公式及能量關(guān)系得,故選項(xiàng)D正確。 【名師點(diǎn)睛】光脈沖的能量是所有光子能量的總和;光脈沖的長度即光在一個(gè)脈沖時(shí)間內(nèi)傳播的

7、距離。 7.如果一個(gè)電子的德布羅意波長和一個(gè)中子的相等,則它們相等的是 : ( ) A.速度 B.動(dòng)能 C.動(dòng)量 D.總能量 【答案】C 【解析】根據(jù)德布羅意波長公式,若一個(gè)電子的德布羅意波長和一個(gè)中子的波長相等,則動(dòng)量P也相等,故C正確, ABD錯(cuò)誤.故答案為C。 【名師點(diǎn)睛】本題主要考查德布羅意波長公式和玻爾原子理論,在考綱中屬于基本要求,該題是2013年江蘇高考題,作為高考真題難度不是很大。 8.用同一光電管研究a、b兩種單色光產(chǎn)生的光電效應(yīng),得到光電流I與光電管兩極間所加電壓U的關(guān)系如圖.下列說法中正確的是:

8、 ( ) A.a(chǎn)光光子的頻率大于b光光子的頻率,a光的強(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度; B.a(chǎn)光光子的頻率小于b光光子的頻率,a光的強(qiáng)度小于b光的強(qiáng)度; C.如果使b光的強(qiáng)度減半,則在任何電壓下,b光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度一定比a光產(chǎn)生的光電流強(qiáng)度??; D.另一個(gè)光電管加一定的正向電壓,如果a光能使該光電管產(chǎn)生光電流,則b光一定能使該光電管產(chǎn)生光電流。 【答案】D 【名師點(diǎn)睛】要熟練掌握所學(xué)公式,明確各個(gè)物理量之間的聯(lián)系.如本題中折射率、臨界角、光子能量、最大初動(dòng)能等都有光的頻率有關(guān);對(duì)于本題解題的關(guān)鍵是通過圖象判定a、b兩種單色光誰的頻率大,反向截止電壓大的則初動(dòng)能大,初

9、動(dòng)能大的則頻率高,故b光頻率高于a光的.逸出功由金屬本身決定。 9.如圖為氫原子能級(jí)的示意圖,現(xiàn)有大量的氫原子處于n=3的激發(fā)態(tài),下列說法正確的是: ( ) A.由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放出的光子頻率最高 B.這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光 C.用0.68eV的光子入射能使氫原子躍遷到n=4的激發(fā)態(tài) D.用n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34eV的金屬能發(fā)生光電效應(yīng) 【答案】BD 【解析】n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量為10.2eV,而n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量為12.09eV,故由n=2能級(jí)躍遷到n

10、=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量小于由n=3能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量,所以由n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放出的光子頻率小,A錯(cuò)誤;根據(jù)可得這些氫原子總共可輻射出3種不同頻率的光,B正確;0.68eV小于1.51,故不能使得n=3能級(jí)上的氫原子電離,C錯(cuò)誤;n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)產(chǎn)生的光子能量為10.2eV,故可以使得逸出功為6.34eV的金屬能發(fā)生光電效應(yīng),D正確; 【名師點(diǎn)睛】本題涉及氫原子的能級(jí)公式和躍遷,光子的發(fā)射,光子能量的計(jì)算,光電效應(yīng)等知識(shí)點(diǎn),涉及面較廣.只有入射光子的能量大于金屬的逸出功才會(huì)發(fā)生光電效應(yīng). 10.強(qiáng)度不同的兩束綠光分別去照射兩種不同的金屬,結(jié)果均發(fā)生了光電效

11、應(yīng),則: ( ) A.強(qiáng)度大的綠光照射的金屬,逸出的光電子的初動(dòng)能一定大 B.兩種金屬逸出光電子的最大初動(dòng)能一定相同 C.改為用藍(lán)光照射這兩種金屬肯定還可以發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象 D.在相同時(shí)間內(nèi),強(qiáng)度較大的綠光照射的金屬逸出的光電子數(shù)較多 【答案】CD 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程,分析光電子的最大初動(dòng)能.光電子的數(shù)目、光電流的強(qiáng)度與入射光的強(qiáng)度有關(guān)。 11.某半導(dǎo)體激光器發(fā)射波長為1.5×10-6m,功率為5.0×10-3W的連續(xù)激光。已知可見光波長的數(shù)量級(jí)為10-7m,普朗克常量h=6.63×10-34J·s,該激光器發(fā)出的是: ( )

12、 A.是紫外線 B.是紅外線 C.光子能量約為1.3×10-18J D.光子數(shù)約為每秒3.8×1016個(gè) 【答案】BD 【解析】波長的大小大于可見光的波長,屬于紅外線.故A錯(cuò)誤,B正確.光子能量.故C錯(cuò)誤.每秒鐘發(fā)出的光子數(shù).故D正確.故選BD。 【名師點(diǎn)睛】解決本題的關(guān)鍵熟悉電磁波譜中波長的大小關(guān)系,以及掌握光子能量與波長的大小關(guān)系。 12.某同學(xué)采用如圖所示的實(shí)驗(yàn)裝置來研究光電效應(yīng)現(xiàn)象.當(dāng)用某單色光照射光電管的陰極K時(shí),會(huì)發(fā)生光電效應(yīng)現(xiàn)象.閉合開關(guān)S,在陽極A和陰極K之間加上反向電壓,通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器的滑片逐漸增大電壓,直至電流計(jì)中電流恰為零,此電壓表

13、的電壓值U稱為遏止電壓,根據(jù)遏止電壓,可以計(jì)算出光電子的最大初動(dòng)能Ekm.現(xiàn)分別用頻率為ν1和ν2的單色光照射陰極,測(cè)量到遏止電壓分別為U1和U2,設(shè)電子質(zhì)量為m,電荷量為e,則下列關(guān)系式中正確的是: ( ) A.用頻率為ν1的光照射時(shí),光電子的最大初速度v= B.陰極K金屬的逸出功W0=hν1-eU1 C.陰極K金屬的極限頻率νc= D.普朗克常數(shù) 【答案】ABC 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)動(dòng)能定理求光電子的最大初速度;根據(jù)愛因斯坦光電效應(yīng)方程求金屬的逸出功和普朗克常量h;由求金屬的極限頻率。 二、非選擇題(本大題共4小題,第13、14題每題10分;第15、1

14、6題每題15分;共50分) 13.(10分)分別用波長為λ和的單色光照射同一金屬板,發(fā)出光電子的最大初動(dòng)能之比為 1∶2,以 h 表示普朗克常量c 表示真空中的光速,則此金屬板的逸出功為 . 【答案】 【解析】設(shè)此金屬的逸出功為W,根據(jù)光電效應(yīng)方程得如下兩式: 當(dāng)用波長為的光照射時(shí):, 當(dāng)用波長為的光照射時(shí):, 又,解組成的方程組得:。 【名師點(diǎn)睛】本題比較簡(jiǎn)單,但是涉及物理量比較多,在應(yīng)用公式的同時(shí)要理清物理量之間的關(guān)系,同時(shí)要熟練應(yīng)用愛因斯坦光電效應(yīng)方程。 14.(10分)一群氫原子處于量子數(shù)n=4的能級(jí)狀態(tài),氫原子的能級(jí)圖如圖所示,則: (1)氫原

15、子由量子數(shù)n=4的能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)輻射光子的能量是多少電子伏? (2)用(1)中的光子照射下表中幾種金屬,哪些金屬能發(fā)生光電效應(yīng)?發(fā)生光電效應(yīng)時(shí),發(fā)射光電子的最大初動(dòng)能是多大? 金屬 銫 鈣 鎂 鈦 逸出功W/eV 1.9 2.7 3.7 4.1 【答案】(1)2.55eV (2)銫;0.65eV 【名師點(diǎn)睛】正確根據(jù)氫原子的能級(jí)公式和躍遷進(jìn)行有關(guān)問題的計(jì)算,是原子物理部分的重點(diǎn)知識(shí),要注意加強(qiáng)訓(xùn)練. 15.(15分)如圖所示是做光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)的裝置簡(jiǎn)圖。在抽成真空的玻璃管內(nèi),K為陰極(用金屬銫制成,發(fā)生光電效應(yīng)的逸出功為1.9eV),A為陽極。在a、b間

16、不接任何電源,用頻率為ν(高于銫的極限頻率)的單色光照射陰極K,會(huì)發(fā)現(xiàn)電流表指針有偏轉(zhuǎn)。這時(shí),若在a、b間接入直流電源,a接正極,b接負(fù)極,并使a、b間電壓從零開始逐漸增大,發(fā)現(xiàn)當(dāng)電壓表的示數(shù)增大到2.1 V時(shí),電流表的示數(shù)剛好減小到零。求:(已知普朗克常量h=6.63×10-34J·s) (1)a、b間未接直流電源時(shí),通過電流表的電流方向。 (2)從陰極K發(fā)出的光電子的最大初動(dòng)能EK是多少焦? (3)入射單色光的頻率是多少?(最終結(jié)果保留3位有效數(shù)字) 【答案】(1)向上;(2) 3.36×10-19J;(3) 9.65×1015Hz 【解析】 (1)向上 (2)對(duì)初動(dòng)能最

17、大的電子應(yīng)用動(dòng)能定理: 0-EKm =-eUc EKm=2.1ev=3. 36×10-19J ⑶ 根據(jù)EKm = hγ-W0 得γ=9.65×1015Hz 【名師點(diǎn)睛】本題難度較小,掌握光電效應(yīng)方程及各物理量的物理意義是關(guān)鍵 16.(15分)通過如圖甲所示的實(shí)驗(yàn)裝置測(cè)量某金屬的遏止電壓與入射光頻率,作出的圖像,由此算出普朗克常量h,圖中頻率,遏止電壓、以及電子的電荷量e為已知,則: ①普朗克常量h=______________ ②該金屬的截止頻率=______________ 【答案】①② 【名師點(diǎn)睛】根據(jù)光電效應(yīng)方程,結(jié)合動(dòng)能定理,通過圖線的斜率求出普朗克常量,根據(jù)光電效應(yīng)方程,結(jié)合逸出功與截止頻率的關(guān)系,列方程組求出金屬的截止頻率. 9

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